JPH0557729B2 - - Google Patents
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- JPH0557729B2 JPH0557729B2 JP31660389A JP31660389A JPH0557729B2 JP H0557729 B2 JPH0557729 B2 JP H0557729B2 JP 31660389 A JP31660389 A JP 31660389A JP 31660389 A JP31660389 A JP 31660389A JP H0557729 B2 JPH0557729 B2 JP H0557729B2
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- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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-
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Description
本発明は放射線リソグラフイーマスク用のSiC
のマスク支持部材（ダイヤフラム）を製造する方
法に関するものであり、ここでSiC層を基板の二
つの主要面のうち少なくとも一つの面上にシリコ
ン単結晶ウエハの形で沈積し、このシリコン単結
晶ウエハをエツジ領域を除いて選択的エツチング
工程によつて除去する。 「最近の物理学における話題：Ｘ線光学
（Topics in current physics：Ｘ−ray optics）」
（スプリンガー（Springer）のニユーヨーク、
1977年、第35頁〜92頁）におけるイー．スパイラ
ー及びアール．フエーダー（E.Spiller and R.
Feder）の業績「Ｘ線リソグラフイー」中に示さ
れるように、例えば半導体システム又は磁気シリ
ンダー ドメイン デバイスを製造するのには、
特にこれらの製造工程では徐々にμｍやｎｍの範
囲へと寸法が減少しつつある構造がますます興味
の対象とされていることから、放射線リソグラフ
イーが重要である。高い解像度を伴なうすべての
方法に、正確かつ極度に精密に輪郭づけられたマ
スクが必要とされる。放射線リソグラフイーの性
能は、これを用いて達成できる、構造体の最小の
細条幅によつて明らかとなる。光リソグラフイー
では約２〜3μｍ、電子ビーム リソグラフイー
では約0.05〜0.1μｍ、Ｘ線リソグラフイーでは
500nｍ未満である。 本発明の方法によつて製造されるマスク支持部
材は、一般にすべての種類の放射線リソグラフイ
ー マスクに適合する。このマスクに必要とされ
る特徴についての記載は、下記ではＸ線リソグラ
フイーに関して行う。 製造化されたホトレジストの露光に例えばＸ線
を使用すると、マスク構造体をホトレジスト層上
へと投影する間、回折現象の妨害が低減されると
いう利益が得られる。 Ｘ線で露光するには、レジスト中に構造を得る
ための特定の照射マスクが必要である。こうして
マスクは強力にＸ線を吸収する材料（吸収体）で
製造された構造パターンからなり、この吸収体パ
ターンは薄いマスク支持体、即ち、できるだけＸ
線に対して透明な材料からなるダイヤフラム上に
設けられる。できるだけ最も高い原子量を有する
材料が吸収体として適する。実際には、例えば、
金又はタングステンで充分であることが解つた。
このダイヤフラム用の材料としては、Ｘ線に対し
て充分に透明なすべての材料は大体実際的に適す
る。 Ｘ線リソグラフイーの場合には比較的軟放射線
（λ＝0.5〜2nｍ）を使用するので、Ｘ線リソグラ
フイーマスクは、サブミクロン寸法で与えられる
吸収体構造を支持する比較的薄いダイヤフラムか
らなつていなければならない。材料と製造方法と
を適切に選択することにより、一方では、Ｘ線放
射と位置合わせのために必要とされる可視光領域
のスペクトルからの放射線との双方に対してマス
クが充分に透明であることを保証しなければなら
ない。これにより限定されるダイヤフラムの厚さ
は数ミクロンの領域にある。他方、このマスクは
構造の倍率に充分なコントラストを有していなけ
ればならない。 吸収体構造を形成する重元素もまたＸ線放射に
対して少しも完全に不透明ではないので、この吸
収体構造は一般に約1μｍの厚さで適用しなけれ
ばならない。この製造技術でこれらの条件を実現
することには多大な困難がある。 Ｘ線リソグラフイーによつて製造される要素の
構造の寸法が徐々に減少し、サイズの精確性が非
常に狭い公差限界（＜100nｍ）内でのみ変動す
ることが許容されるようなマスクが更に必要とさ
れる。ここで、この製造技術が遭遇した重大な問
題は、マスクを製造するため及びまた高密度Ｘ線
放射によりマスクごとに1016回露光するまでに至
るマスクの長寿命のためにも、多くの非常に異な
る製造工程を採用するのにもかかわらず、上記の
狭い公差限界を維持しなければならないことであ
る。ダイヤフラムの機械的安定性が極めて重要で
あることがこれらの必要性から解る。ダイヤフラ
ムの機械的安定性はその弾性率によつて特徴づけ
得るので、この値を、次記表１に最も重要な既知
のダイヤフラム材料の他の特性に加えて示した。
のマスク支持部材（ダイヤフラム）を製造する方
法に関するものであり、ここでSiC層を基板の二
つの主要面のうち少なくとも一つの面上にシリコ
ン単結晶ウエハの形で沈積し、このシリコン単結
晶ウエハをエツジ領域を除いて選択的エツチング
工程によつて除去する。 「最近の物理学における話題：Ｘ線光学
（Topics in current physics：Ｘ−ray optics）」
（スプリンガー（Springer）のニユーヨーク、
1977年、第35頁〜92頁）におけるイー．スパイラ
ー及びアール．フエーダー（E.Spiller and R.
Feder）の業績「Ｘ線リソグラフイー」中に示さ
れるように、例えば半導体システム又は磁気シリ
ンダー ドメイン デバイスを製造するのには、
特にこれらの製造工程では徐々にμｍやｎｍの範
囲へと寸法が減少しつつある構造がますます興味
の対象とされていることから、放射線リソグラフ
イーが重要である。高い解像度を伴なうすべての
方法に、正確かつ極度に精密に輪郭づけられたマ
スクが必要とされる。放射線リソグラフイーの性
能は、これを用いて達成できる、構造体の最小の
細条幅によつて明らかとなる。光リソグラフイー
では約２〜3μｍ、電子ビーム リソグラフイー
では約0.05〜0.1μｍ、Ｘ線リソグラフイーでは
500nｍ未満である。 本発明の方法によつて製造されるマスク支持部
材は、一般にすべての種類の放射線リソグラフイ
ー マスクに適合する。このマスクに必要とされ
る特徴についての記載は、下記ではＸ線リソグラ
フイーに関して行う。 製造化されたホトレジストの露光に例えばＸ線
を使用すると、マスク構造体をホトレジスト層上
へと投影する間、回折現象の妨害が低減されると
いう利益が得られる。 Ｘ線で露光するには、レジスト中に構造を得る
ための特定の照射マスクが必要である。こうして
マスクは強力にＸ線を吸収する材料（吸収体）で
製造された構造パターンからなり、この吸収体パ
ターンは薄いマスク支持体、即ち、できるだけＸ
線に対して透明な材料からなるダイヤフラム上に
設けられる。できるだけ最も高い原子量を有する
材料が吸収体として適する。実際には、例えば、
金又はタングステンで充分であることが解つた。
このダイヤフラム用の材料としては、Ｘ線に対し
て充分に透明なすべての材料は大体実際的に適す
る。 Ｘ線リソグラフイーの場合には比較的軟放射線
（λ＝0.5〜2nｍ）を使用するので、Ｘ線リソグラ
フイーマスクは、サブミクロン寸法で与えられる
吸収体構造を支持する比較的薄いダイヤフラムか
らなつていなければならない。材料と製造方法と
を適切に選択することにより、一方では、Ｘ線放
射と位置合わせのために必要とされる可視光領域
のスペクトルからの放射線との双方に対してマス
クが充分に透明であることを保証しなければなら
ない。これにより限定されるダイヤフラムの厚さ
は数ミクロンの領域にある。他方、このマスクは
構造の倍率に充分なコントラストを有していなけ
ればならない。 吸収体構造を形成する重元素もまたＸ線放射に
対して少しも完全に不透明ではないので、この吸
収体構造は一般に約1μｍの厚さで適用しなけれ
ばならない。この製造技術でこれらの条件を実現
することには多大な困難がある。 Ｘ線リソグラフイーによつて製造される要素の
構造の寸法が徐々に減少し、サイズの精確性が非
常に狭い公差限界（＜100nｍ）内でのみ変動す
ることが許容されるようなマスクが更に必要とさ
れる。ここで、この製造技術が遭遇した重大な問
題は、マスクを製造するため及びまた高密度Ｘ線
放射によりマスクごとに1016回露光するまでに至
るマスクの長寿命のためにも、多くの非常に異な
る製造工程を採用するのにもかかわらず、上記の
狭い公差限界を維持しなければならないことであ
る。ダイヤフラムの機械的安定性が極めて重要で
あることがこれらの必要性から解る。ダイヤフラ
ムの機械的安定性はその弾性率によつて特徴づけ
得るので、この値を、次記表１に最も重要な既知
のダイヤフラム材料の他の特性に加えて示した。
【表】
この表からSiCが、その高い弾性率から、更に
はその光学特性から、Ｘ線リソグラフイーマスク
用ダイヤフラムに特に好適な材料であることが解
る。 必要とされる機械的剛性に加え、更にまた形態
（表面粗さ又は粗さの高さ（roughness height））
と誘起応力とが重要な役目を果す。 西独国特許出願P37 33 311.9は、滑らかなSiC
ダイヤフラムを製造でき、比較的小さい応力が生
じ、また可視光の範囲で充分な透明度を有する、
Ｘ線リソグラフイーマスク用のSiCのマスク支持
部材を製造する方法を開示する。この既知の方法
に例えば、比較的滑らかな、しかし、高応力によ
つて作用するSiC層をシリコン単結晶基板へと適
用し、この応力を注入イオンによつて次のプロセ
シング工程で所望の方法で低減するような方法
で、最適化化学蒸着工程によつてSiC層の製造を
行う。この工程は、選択したイオンの種類とこの
線量とによつて光学的透明性の劣化へと導き得
る。 本発明の目的は、序節に記載した方法におい
て、SiCダイヤフラムを少ない労力で製造でき、
ダイヤフラムが一層低い応力と、序節に記載した
方法によつて製造したSiCダイヤフラムに対して
可視光領域で一層高い透明度とを有するように改
善することである。 本発明に従い、この目的は、マスク支持部材を
選択的エツチング工程の前又は後に酸化雰囲気中
で200〜1350℃の範囲内の温度で２〜10時間の間
アニールすることによつて達成される。 本発明に従うこの方法の他の好適例によれば、
このマスク支持部材を酸素雰囲気中で1100℃の温
度で４時間の間アニールする。 本発明へと導くこととなつた実験により、驚く
べきことに、酸化雰囲気中でのアニーリング工程
により、及びSiC層上の酸化層のこれと関連する
沈積により、SiC層内の応力を所望の方法で再現
可能に低減でき、同時に可視部のスペクトルから
の放射線に対する透明度を顕著に増大させ得るこ
とが解つた。粗さ測定は、SiC層表面の酸化がま
たSiC層の表面粗さ（粗さの高さ）の低減をもた
らすことを明白に示しており、これは特に可視光
による位置合わせ像の定位の点から見て有利であ
る。この酸化物層によつて、この酸化物層が抗屈
折コーテイングとして働くことから、SiCの屈折
率が比較的高いことの結果であるSiC層の屈折が
低減する。このSiC層上に酸化物層を形成するこ
とは、このSiC層から形成されたダイヤフラム上
に後に0.5μｍよりも小さい細条幅を有する吸収体
パターンを生産するという見地から見てもまた有
利であることが明らかとなつた。これらの小さな
細条幅では、ダイヤフラムの表面粗さは非常に不
利益な効果を有する。 本発明に従つ方法の他の好適例によれば、酸化
雰囲気中でレーザー放射線によつてSiC層の選択
的領域を加熱することにより、SiC層のこれらの
領域のみでアニーリング工程を実施する。 この手順は、例えば、後に位置合わせ像が形成
されるべきSiC層の領域を、その光学的特性に対
して最適化するのに好適である。 本発明に従う方法の好適例によれば、SiC核形
成層を炭化水素ガスによつてシリコン単結晶ウエ
ハ上に形成する。これは、続いて適用されるSiC
層のSiC結晶子を好ましい方向へと一層均一に配
列させることができるという利益を有する。この
結果として、SiC層の光学的、形態的特性が向上
する。 本発明に従う方法の他の好適例によれば、アニ
ーリング処理の前に、イオンをSiC層内へと注入
してこのSiC層の結晶構造を機械的に撹乱する。
格子を撹乱するためにイオンが注入されたSiC層
が、その上に続いて形成された酸化物層と共働す
る場合にはまた、応力挙動と光学的透明度とにつ
いて利益が得られる。西独国特許出願P37 33
311.9から知られた方法によれば、×108N／m2の
領域の高い引張り応力とｎｍ領域の小さい粗さの
高さとを有するSiC層を達成できる。 沈積SiC層の結晶構造を撹乱するイオン注入に
より、引張り応力値を×107N／m2の領域内に調
整できる。これらの層の633〜800nｍの間の波長
領域にある放射線に対する透明度としては、最大
32％の値を測定した。もしこうして製造された
SiC層にここで熱酸化（例えば、酸化雰囲気中で
のアニーリング）によつて酸化物層を更に備えれ
ば、633〜800nｍの波長領域からの放射線に対す
る透明度の値は70％まで増大させ得る。 従つて、放射線リソグラフイーマスク用ダイヤ
フラムとして使用されるべきSiC層を熱酸化する
本方法は、次の利益を有する。 SiC層表面の短波粗さの低減を達成でき、酸化
SiC層上に形成される位置合わせ像の定位に有利
であるだけでなく、0.5μｍ未満の領域の特に小さ
い細条幅を有する吸収体構造を製造するのにもま
た好都合である。SiC層の633〜800nｍの波長領
域における光学的透明度を、層厚に従つて、酸化
によつて顕著に増大させることができる。同様
に、特に化学蒸着（CVD）によつて製造したSiC
層の引張り応力を低減できる。 本方法の更なる詳細の利益とを下記の実施例を
参照しながら説明する。 第１図において図示するのは、基板にSiC層を
コーテイングし、基板の一部を除去した後にSiC
ダイヤフラムを形成し、かつ熱酸化によつてSiC
ダイヤフラム上に酸化物を形成する工程を示す進
行図である。 使用する基板１としては〔100〕配向を有する
商業的に入手可能なシリコン単結晶ウエハから製
造され、この上に前面に亘つて厚さ約2.5μｍの
SiC層３を沈積する（第１ａ，１ｂ図）。〔100〕
方向に配向したシリコン単結晶ウエハの代りに、
〔111〕方向に配向したシリコン単結晶ウエハから
製造したものもまた使用できる。所望のダイヤフ
ラム領域５を機械的マスク（図示せず）によつて
輪郭づけ、SiC層３をこの領域で、例えばSF6雰
囲気中での反応性イオン エツチングによつて除
去する（第１ｃ図）。次いで、基板１を、選択的
に作用するエツチ液、例えばKOH中で、ウエツ
トな科学的処理によつてダイヤフラム領域５内で
除去する。続いて、酸化雰囲気中でアニールする
ことによつて（熱酸化）、SiC層３の表面上に酸
化物層７を形成する（第１ｄ図）。層３及び７を
その上に備えてエツチングした基板１を、例えば
５mmの厚さを有するガラスリング９へと密着させ
ることで、マスク支持部材の製造が終了する（第
１ｅ図）。 マスク支持部材（ダイヤフラム）の品質はコー
テイング工程によつて本質的に影響されるので、
SiC沈積は大いに重要である。所望の機械的剛性
に加え、ダイヤフラムとして使用するのに不可欠
な他の基準はSiC層の応力と粗さの高さである。
この層の特性は、反応性ガス（例えば、キヤリア
ガスとしてH2中のジクロロジメチル シラン
（CH3）2SiCl2とプロパンC3H8）中のシリコンと炭
化水素との濃度が充分である気相からの沈積で
は、コーテイング温度と、炭素源として働きプロ
セスに関係する炭化水素の量とによつて顕著に影
響されることを見出した。温度を上昇させると、
反対方向に向いた圧縮応力の方へと引張り応力の
低減が生ずる。一般に、プロパン含有量を増加さ
せて小さな応力を有するSiC層を得るためには、
温度が一層低い領域へと移行する。 シランSiH4及びトルエンC7H8、またシラン
SiH4及びプロパンC3H8によつてもそれぞれ類似
の結果を得た。これらの層を分析すると一様に、
実質的にβ−配向性の多結晶構造へと導かれる。
すべての場合に、反応性ガス中の炭化水素含有量
とは独立に、水素濃度と塩素濃度とは３原子％よ
りも少ない。弾性率を測定すると4.6×1011N／m2
であつた。光学的透明度に関しては、厚さ2.5μｍ
のSiC層上で700〜800nｍの領域の波長で測定す
ると50％を超える値が測定され、これらの値は
SiC層上に酸化物層を形成した後では70％を超え
るまでに増加させ得る。 表面粗さ（粗さの高さ）はSiC層の多結晶構造
に内在するので、この特性もまた広範に試験し
た。走査システムによつて機械的に測定した粗さ
の高さRtの値もまた、SiC層を製造する間の反応
温度と炭化水素含有量とによつて顕著に影響され
る。可能な限りの最小の引張り応力（σ約５×
107N／m2）と可能な限り最小の粗さの高さ（Rt
＜30nｍ）との双方を得ることに関してダイヤフ
ラムの製造工程の最適化を行わなければならない
が、マスクの位置合わせと構造の品質とを顕著に
制限する比較的粗い層（Rt約100nｍ）と、高い
引張り応力（σ約４×108N／m2）を有する滑ら
かな層（Rt約10nｍ）とのうちいずれか一方のみ
しか製造できないので、妥協点を探索しなければ
ならない。 滑らかであつて比較的小さい応力を有するSiC
層を安価な工程によつて製造することを達成する
ため、本発明に従うダイヤフラムを二つのプロセ
シング工程で製造する。この第一の工程では高い
引張り応力と既に比較的小さい粗さの高さとを有
するSiC層をシリコン単結晶基板１上に沈積し、
このプロセスの第二の工程では、好ましくは基板
１の一部をダイヤフラム領域５でエツチングした
後に、酸化雰囲気中でのアニーリング工程によつ
てこのSiC層上に酸化物層を形成する。この酸化
工程により、SiC層３内での応力の低減だけでな
く、SiC層３の粗さの高さの更なる低減もまた行
うことができ、600〜1000nｍ、特に633〜800nｍ
の波長領域における光学的透明度の値もまた向上
する。この関係で、表２を参照する。 厚さ2.5μｍのSiC層３を製造し、続いて厚さ約
110nｍの酸化物層７を適用するには、次記の条
件を採用する。 １ 〔100〕又は〔111〕配向のシリコン単結晶ウ
エハから形成された基板をH2雰囲気中で1110
℃の温度に加熱すること。 ２ この基板をHCl中で４分間の間エツチングす
ること。 ３ このエツチングした基板をH2中で４分間の
間洗浄すること。 ４ H2キヤリアガス中に1.4％のジクロロジメチ
ル シラン（CH3）2SiCl2に加え、ジクロロジ
メチル シランに関係する15％のプロパン
C3H8を有する反応性ガスからSiCを沈積するこ
と。沈積時間60秒。 ５ H2雰囲気中で室温へと冷却すること。 こうして製造されたSiC層は45nｍよりも小さ
い粗さの高さRtを有する。基板変形によつて測
定した引張り応力は約2.5〜５×108N／m2であ
る。633〜800nｍの波長領域における光学的透明
度は、約38〜約70％の範囲内にある。 次いで、この基板１上に設けられたSiC層３を
酸化雰囲気中でアニーリング工程に供する。この
目的のため、SiC層３を設けた基板１を1000〜
1350℃の範囲、好ましくは1100℃の温度へと炉中
で加熱し、酸化ガスとして酸化をこの炉中へと導
入する。所望のアニーリング温度に到達した後、
この温度を２〜４時間、好ましくは４時間の間維
持し、その後室温へと冷却する。 次記表２において、900〜1100℃の範囲内でア
ニーリング温度を異ならせ、また４〜８時間の範
囲内でアニーリング工程の時間を異ならせること
で、熱酸化がSiCダイヤフラムの光学的透明度、
応力及び粗さの高さの値にどのように影響するか
を示す。
はその光学特性から、Ｘ線リソグラフイーマスク
用ダイヤフラムに特に好適な材料であることが解
る。 必要とされる機械的剛性に加え、更にまた形態
（表面粗さ又は粗さの高さ（roughness height））
と誘起応力とが重要な役目を果す。 西独国特許出願P37 33 311.9は、滑らかなSiC
ダイヤフラムを製造でき、比較的小さい応力が生
じ、また可視光の範囲で充分な透明度を有する、
Ｘ線リソグラフイーマスク用のSiCのマスク支持
部材を製造する方法を開示する。この既知の方法
に例えば、比較的滑らかな、しかし、高応力によ
つて作用するSiC層をシリコン単結晶基板へと適
用し、この応力を注入イオンによつて次のプロセ
シング工程で所望の方法で低減するような方法
で、最適化化学蒸着工程によつてSiC層の製造を
行う。この工程は、選択したイオンの種類とこの
線量とによつて光学的透明性の劣化へと導き得
る。 本発明の目的は、序節に記載した方法におい
て、SiCダイヤフラムを少ない労力で製造でき、
ダイヤフラムが一層低い応力と、序節に記載した
方法によつて製造したSiCダイヤフラムに対して
可視光領域で一層高い透明度とを有するように改
善することである。 本発明に従い、この目的は、マスク支持部材を
選択的エツチング工程の前又は後に酸化雰囲気中
で200〜1350℃の範囲内の温度で２〜10時間の間
アニールすることによつて達成される。 本発明に従うこの方法の他の好適例によれば、
このマスク支持部材を酸素雰囲気中で1100℃の温
度で４時間の間アニールする。 本発明へと導くこととなつた実験により、驚く
べきことに、酸化雰囲気中でのアニーリング工程
により、及びSiC層上の酸化層のこれと関連する
沈積により、SiC層内の応力を所望の方法で再現
可能に低減でき、同時に可視部のスペクトルから
の放射線に対する透明度を顕著に増大させ得るこ
とが解つた。粗さ測定は、SiC層表面の酸化がま
たSiC層の表面粗さ（粗さの高さ）の低減をもた
らすことを明白に示しており、これは特に可視光
による位置合わせ像の定位の点から見て有利であ
る。この酸化物層によつて、この酸化物層が抗屈
折コーテイングとして働くことから、SiCの屈折
率が比較的高いことの結果であるSiC層の屈折が
低減する。このSiC層上に酸化物層を形成するこ
とは、このSiC層から形成されたダイヤフラム上
に後に0.5μｍよりも小さい細条幅を有する吸収体
パターンを生産するという見地から見てもまた有
利であることが明らかとなつた。これらの小さな
細条幅では、ダイヤフラムの表面粗さは非常に不
利益な効果を有する。 本発明に従つ方法の他の好適例によれば、酸化
雰囲気中でレーザー放射線によつてSiC層の選択
的領域を加熱することにより、SiC層のこれらの
領域のみでアニーリング工程を実施する。 この手順は、例えば、後に位置合わせ像が形成
されるべきSiC層の領域を、その光学的特性に対
して最適化するのに好適である。 本発明に従う方法の好適例によれば、SiC核形
成層を炭化水素ガスによつてシリコン単結晶ウエ
ハ上に形成する。これは、続いて適用されるSiC
層のSiC結晶子を好ましい方向へと一層均一に配
列させることができるという利益を有する。この
結果として、SiC層の光学的、形態的特性が向上
する。 本発明に従う方法の他の好適例によれば、アニ
ーリング処理の前に、イオンをSiC層内へと注入
してこのSiC層の結晶構造を機械的に撹乱する。
格子を撹乱するためにイオンが注入されたSiC層
が、その上に続いて形成された酸化物層と共働す
る場合にはまた、応力挙動と光学的透明度とにつ
いて利益が得られる。西独国特許出願P37 33
311.9から知られた方法によれば、×108N／m2の
領域の高い引張り応力とｎｍ領域の小さい粗さの
高さとを有するSiC層を達成できる。 沈積SiC層の結晶構造を撹乱するイオン注入に
より、引張り応力値を×107N／m2の領域内に調
整できる。これらの層の633〜800nｍの間の波長
領域にある放射線に対する透明度としては、最大
32％の値を測定した。もしこうして製造された
SiC層にここで熱酸化（例えば、酸化雰囲気中で
のアニーリング）によつて酸化物層を更に備えれ
ば、633〜800nｍの波長領域からの放射線に対す
る透明度の値は70％まで増大させ得る。 従つて、放射線リソグラフイーマスク用ダイヤ
フラムとして使用されるべきSiC層を熱酸化する
本方法は、次の利益を有する。 SiC層表面の短波粗さの低減を達成でき、酸化
SiC層上に形成される位置合わせ像の定位に有利
であるだけでなく、0.5μｍ未満の領域の特に小さ
い細条幅を有する吸収体構造を製造するのにもま
た好都合である。SiC層の633〜800nｍの波長領
域における光学的透明度を、層厚に従つて、酸化
によつて顕著に増大させることができる。同様
に、特に化学蒸着（CVD）によつて製造したSiC
層の引張り応力を低減できる。 本方法の更なる詳細の利益とを下記の実施例を
参照しながら説明する。 第１図において図示するのは、基板にSiC層を
コーテイングし、基板の一部を除去した後にSiC
ダイヤフラムを形成し、かつ熱酸化によつてSiC
ダイヤフラム上に酸化物を形成する工程を示す進
行図である。 使用する基板１としては〔100〕配向を有する
商業的に入手可能なシリコン単結晶ウエハから製
造され、この上に前面に亘つて厚さ約2.5μｍの
SiC層３を沈積する（第１ａ，１ｂ図）。〔100〕
方向に配向したシリコン単結晶ウエハの代りに、
〔111〕方向に配向したシリコン単結晶ウエハから
製造したものもまた使用できる。所望のダイヤフ
ラム領域５を機械的マスク（図示せず）によつて
輪郭づけ、SiC層３をこの領域で、例えばSF6雰
囲気中での反応性イオン エツチングによつて除
去する（第１ｃ図）。次いで、基板１を、選択的
に作用するエツチ液、例えばKOH中で、ウエツ
トな科学的処理によつてダイヤフラム領域５内で
除去する。続いて、酸化雰囲気中でアニールする
ことによつて（熱酸化）、SiC層３の表面上に酸
化物層７を形成する（第１ｄ図）。層３及び７を
その上に備えてエツチングした基板１を、例えば
５mmの厚さを有するガラスリング９へと密着させ
ることで、マスク支持部材の製造が終了する（第
１ｅ図）。 マスク支持部材（ダイヤフラム）の品質はコー
テイング工程によつて本質的に影響されるので、
SiC沈積は大いに重要である。所望の機械的剛性
に加え、ダイヤフラムとして使用するのに不可欠
な他の基準はSiC層の応力と粗さの高さである。
この層の特性は、反応性ガス（例えば、キヤリア
ガスとしてH2中のジクロロジメチル シラン
（CH3）2SiCl2とプロパンC3H8）中のシリコンと炭
化水素との濃度が充分である気相からの沈積で
は、コーテイング温度と、炭素源として働きプロ
セスに関係する炭化水素の量とによつて顕著に影
響されることを見出した。温度を上昇させると、
反対方向に向いた圧縮応力の方へと引張り応力の
低減が生ずる。一般に、プロパン含有量を増加さ
せて小さな応力を有するSiC層を得るためには、
温度が一層低い領域へと移行する。 シランSiH4及びトルエンC7H8、またシラン
SiH4及びプロパンC3H8によつてもそれぞれ類似
の結果を得た。これらの層を分析すると一様に、
実質的にβ−配向性の多結晶構造へと導かれる。
すべての場合に、反応性ガス中の炭化水素含有量
とは独立に、水素濃度と塩素濃度とは３原子％よ
りも少ない。弾性率を測定すると4.6×1011N／m2
であつた。光学的透明度に関しては、厚さ2.5μｍ
のSiC層上で700〜800nｍの領域の波長で測定す
ると50％を超える値が測定され、これらの値は
SiC層上に酸化物層を形成した後では70％を超え
るまでに増加させ得る。 表面粗さ（粗さの高さ）はSiC層の多結晶構造
に内在するので、この特性もまた広範に試験し
た。走査システムによつて機械的に測定した粗さ
の高さRtの値もまた、SiC層を製造する間の反応
温度と炭化水素含有量とによつて顕著に影響され
る。可能な限りの最小の引張り応力（σ約５×
107N／m2）と可能な限り最小の粗さの高さ（Rt
＜30nｍ）との双方を得ることに関してダイヤフ
ラムの製造工程の最適化を行わなければならない
が、マスクの位置合わせと構造の品質とを顕著に
制限する比較的粗い層（Rt約100nｍ）と、高い
引張り応力（σ約４×108N／m2）を有する滑ら
かな層（Rt約10nｍ）とのうちいずれか一方のみ
しか製造できないので、妥協点を探索しなければ
ならない。 滑らかであつて比較的小さい応力を有するSiC
層を安価な工程によつて製造することを達成する
ため、本発明に従うダイヤフラムを二つのプロセ
シング工程で製造する。この第一の工程では高い
引張り応力と既に比較的小さい粗さの高さとを有
するSiC層をシリコン単結晶基板１上に沈積し、
このプロセスの第二の工程では、好ましくは基板
１の一部をダイヤフラム領域５でエツチングした
後に、酸化雰囲気中でのアニーリング工程によつ
てこのSiC層上に酸化物層を形成する。この酸化
工程により、SiC層３内での応力の低減だけでな
く、SiC層３の粗さの高さの更なる低減もまた行
うことができ、600〜1000nｍ、特に633〜800nｍ
の波長領域における光学的透明度の値もまた向上
する。この関係で、表２を参照する。 厚さ2.5μｍのSiC層３を製造し、続いて厚さ約
110nｍの酸化物層７を適用するには、次記の条
件を採用する。 １ 〔100〕又は〔111〕配向のシリコン単結晶ウ
エハから形成された基板をH2雰囲気中で1110
℃の温度に加熱すること。 ２ この基板をHCl中で４分間の間エツチングす
ること。 ３ このエツチングした基板をH2中で４分間の
間洗浄すること。 ４ H2キヤリアガス中に1.4％のジクロロジメチ
ル シラン（CH3）2SiCl2に加え、ジクロロジ
メチル シランに関係する15％のプロパン
C3H8を有する反応性ガスからSiCを沈積するこ
と。沈積時間60秒。 ５ H2雰囲気中で室温へと冷却すること。 こうして製造されたSiC層は45nｍよりも小さ
い粗さの高さRtを有する。基板変形によつて測
定した引張り応力は約2.5〜５×108N／m2であ
る。633〜800nｍの波長領域における光学的透明
度は、約38〜約70％の範囲内にある。 次いで、この基板１上に設けられたSiC層３を
酸化雰囲気中でアニーリング工程に供する。この
目的のため、SiC層３を設けた基板１を1000〜
1350℃の範囲、好ましくは1100℃の温度へと炉中
で加熱し、酸化ガスとして酸化をこの炉中へと導
入する。所望のアニーリング温度に到達した後、
この温度を２〜４時間、好ましくは４時間の間維
持し、その後室温へと冷却する。 次記表２において、900〜1100℃の範囲内でア
ニーリング温度を異ならせ、また４〜８時間の範
囲内でアニーリング工程の時間を異ならせること
で、熱酸化がSiCダイヤフラムの光学的透明度、
応力及び粗さの高さの値にどのように影響するか
を示す。
【表】
次記表３において、200〜1100℃の範囲内の温
度で２時間の間酸素O2中でアニーリング工程を
行うと、ほう素イオンを1015／cm2の線量で150〜
400KeVの範囲の注入エネルギーで注入したSiC
ダイヤフラムの、633〜800nｍの波長領域内での
光学的透明度と応力との値にどのように影響する
かを示す。温度を上昇させると、透明度の値は最
大70％にまで向上し、応力の値は許容範囲内に維
持される。
度で２時間の間酸素O2中でアニーリング工程を
行うと、ほう素イオンを1015／cm2の線量で150〜
400KeVの範囲の注入エネルギーで注入したSiC
ダイヤフラムの、633〜800nｍの波長領域内での
光学的透明度と応力との値にどのように影響する
かを示す。温度を上昇させると、透明度の値は最
大70％にまで向上し、応力の値は許容範囲内に維
持される。
【表】
シリコン単結晶基板１の全面に亘つてSiC層３
を設け、この後、シリコン単結晶基板１をダイヤ
フラム領域５で除去し、SiC層３上の酸化物層７
とシリコン単結晶基板１の露光領域とを形成する
プロセシング工程を実施するように、プロセシン
グすることができる。しかしまた、SiC層３を設
けた後、シリコン単結晶基板１を最初に酸化して
酸化物層７を形成し、この後ダイヤフラム領域５
でシリコン単結晶ウエハ１をこの基板部上に設け
られた層（SiC層３及び酸化物層７）と共に選択
的エツチング工程によつて除去するようにプロセ
シングすることもできる。 もし酸化物層７をSiC層３上に形成する前に
SiC層３の格子構造をイオン衝撃によつて撹乱す
るべきであれば、基板１の全面に亘つてSiC層３
を設け、次いで製造するべきダイヤフラムに従つ
てダイヤフラム領域５に位置するシリコン単結晶
基板１の中央部をこの基板上に沈積されたSiC層
３と共に選択的エツチング工程によつて除去し、
次いで既にダイヤフラムを構成する残りの露出
SiC層３内へと所望のイオンを注入するようにプ
ロセシングすることができる。この場合、例えば
ダイヤフラムの背面側からもまたイオン注入が起
こる。 シリコン単結晶基板１上の全面に設けられた
SiC層３をイオン衝撃に供し、この後に選択的エ
ツチング工程を実施してシリコン単結晶基板１を
ダイヤフラム領域５で除去するようにプロセシン
グすることもできる。 シリコン単結晶基板１の主要面のうち一方にの
みSiC層３を設け、所望のイオンを注入した後、
シリコン単結晶基板１のSiCによつて被覆されて
いない主要面上にエツチングマスク（緩く配置さ
れ又は気相から沈積される）を設け、この後シリ
コン単結晶基板１のダイヤフラム領域５を選択的
エツチング工程によつて除去する。 ホウ素、炭素、窒素、珪素又は水素イオンを
SiC層３へと注入できる。この注入データは、こ
の技術に習熟した者であれば、本方法の範囲内で
所望の応力低減の範囲で困難性なく決定できる。
を設け、この後、シリコン単結晶基板１をダイヤ
フラム領域５で除去し、SiC層３上の酸化物層７
とシリコン単結晶基板１の露光領域とを形成する
プロセシング工程を実施するように、プロセシン
グすることができる。しかしまた、SiC層３を設
けた後、シリコン単結晶基板１を最初に酸化して
酸化物層７を形成し、この後ダイヤフラム領域５
でシリコン単結晶ウエハ１をこの基板部上に設け
られた層（SiC層３及び酸化物層７）と共に選択
的エツチング工程によつて除去するようにプロセ
シングすることもできる。 もし酸化物層７をSiC層３上に形成する前に
SiC層３の格子構造をイオン衝撃によつて撹乱す
るべきであれば、基板１の全面に亘つてSiC層３
を設け、次いで製造するべきダイヤフラムに従つ
てダイヤフラム領域５に位置するシリコン単結晶
基板１の中央部をこの基板上に沈積されたSiC層
３と共に選択的エツチング工程によつて除去し、
次いで既にダイヤフラムを構成する残りの露出
SiC層３内へと所望のイオンを注入するようにプ
ロセシングすることができる。この場合、例えば
ダイヤフラムの背面側からもまたイオン注入が起
こる。 シリコン単結晶基板１上の全面に設けられた
SiC層３をイオン衝撃に供し、この後に選択的エ
ツチング工程を実施してシリコン単結晶基板１を
ダイヤフラム領域５で除去するようにプロセシン
グすることもできる。 シリコン単結晶基板１の主要面のうち一方にの
みSiC層３を設け、所望のイオンを注入した後、
シリコン単結晶基板１のSiCによつて被覆されて
いない主要面上にエツチングマスク（緩く配置さ
れ又は気相から沈積される）を設け、この後シリ
コン単結晶基板１のダイヤフラム領域５を選択的
エツチング工程によつて除去する。 ホウ素、炭素、窒素、珪素又は水素イオンを
SiC層３へと注入できる。この注入データは、こ
の技術に習熟した者であれば、本方法の範囲内で
所望の応力低減の範囲で困難性なく決定できる。
第１図ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅは、基板にSiC層を
コーテイングし、基板の一部を除去した後にSiC
ダイヤフラムを形成し、かつ熱酸化によつてSiC
ダイヤフラム上に酸化物層を形成する工程を示す
進行図である。 １……シリコン単結晶ウエハ基板、３……SiC
層、５……ダイヤフラム領域、７……酸化物層、
９……ガラスリング。
コーテイングし、基板の一部を除去した後にSiC
ダイヤフラムを形成し、かつ熱酸化によつてSiC
ダイヤフラム上に酸化物層を形成する工程を示す
進行図である。 １……シリコン単結晶ウエハ基板、３……SiC
層、５……ダイヤフラム領域、７……酸化物層、
９……ガラスリング。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ シリコン単結晶ウエハの形の基板の二つの主
要面のうち少なくとも一方の面上にSiC層を沈積
し、前記シリコン単結晶ウエハをエツジ領域を除
いて選択的エツチング工程によつて除去する、放
射線リソグラフイーマスク用のSiCマスク支持部
材（ダイヤフラム）を製造する方法において、前
記選択的エツチング工程の前又は後に酸化雰囲気
中で200〜1350℃の範囲内の温度で２〜10時間の
間、前記マスク支持部材をアニールすることを特
徴とする、放射線リソグラフイーマスク用のSiC
マスク支持部材の製造方法。 ２ 前記マスク支持部材を酸化雰囲気中1100℃の
温度で４時間の間アニールすることを特徴とす
る、請求項１記載の放射線リソグラフイーマスク
用のSiCマスク支持部材の製造方法。 ３ 酸化雰囲気中レーザー放射によつてSiC層の
選択的領域を加熱することによつてこれらの選択
的領域のみにおいて前記アニーリング工程を実施
することを特徴とする、請求項１又は２記載の放
射線リソグラフイーマスク用のSiCマスク支持部
材の製造方法。 ４ 前記SiC層を前記基板上に化学蒸着（CVD）
によつて沈積することを特徴とする、請求項１〜
３のうちいずれか一つの項に記載の放射線リソグ
ラフイーマスク用のSiCマスク支持部材の製造方
法。 ５ 前記シリコン単結晶ウエハを前記沈積工程に
用いた配置でH2雰囲気中1000〜1350℃の範囲内
の温度まで最初に加熱し、次いで適当なエツチ液
によつてエツチングし、次いでH2の作用下に洗
浄し、この後シリコンと炭化水素とを含有する雰
囲気から前記SiC層を設け、このコートした基板
をH2雰囲気中で室温まで冷却することを特徴と
する、請求項４記載の放射線リソグラフイーマス
ク用のSiCマスク支持部材の製造方法。 ６ 前記SiC層を沈積する前に前記シリコン単結
晶ウエハを1100℃の温度まで加熱することを特徴
とする、請求項５記載の放射線リソグラフイーマ
スク用のSiCマスク支持部材の製造方法。 ７ SiC核形成層を前記シリコン単結晶ウエハ上
に炭化水素ガスの作用下に形成することを特徴と
する、請求項６記載の放射線リソグラフイーマス
ク用のSiCマスク支持部材の製造方法。 ８ 前記SiC層を沈積するための反応性ガスとし
て、水素H2中の0.05〜8.0％、好ましくは1.4％の
ジクロロジメチルシラン（CH3）2SiCl2と更にジ
クロロジメチルシランと関係する15％のプロパン
C3H8を使用することを特徴とする、請求項６記
載の放射線リソグラフイーマスク用のSiCマスク
支持部材の製造方法。 ９ 前記SiC層を沈積するための反応性ガスとし
て、シランSiH4とトルエンC7H8とを使用するこ
とを特徴とする、請求項６記載の放射線リソグラ
フイーマスク用のSiCマスク支持部材の製造方
法。 １０ 前記SiC層を沈積するための反応性ガスと
して、シランSiH4とプロパンC3H8とを使用する
ことを特徴とする、請求項６記載の放射線リソグ
ラフイーマスク用のSiCマスク支持部材の製造方
法。 １１ 前記SiC層を1.5〜3.0μｍの厚さで沈積する
ことを特徴とする、請求項１〜１０のうちいずれ
か一つの項に記載の放射線リソグラフイーマスク
用のSiCマスク支持部材の製造方法。 １２ ５〜200nｍの範囲内の厚さを有する酸化
物層を前記SiC層上に形成することを特徴とす
る、請求項１〜１１のうちいずれか一つの項に記
載の放射線リソグラフイーマスク用のSiCマスク
支持部材の製造方法。 １３ 前記アニーリング工程の前に、イオンを前
記SiC層内へと注入して前記SiC層の結晶構造を
機械的に撹乱することを特徴とする、請求項１〜
１２のうちいずれか一つの項に記載の放射線リソ
グラフイーマスク用のSiCマスク支持部材の製造
方法。 １４ ホウ素イオンを前記SiC層内へと1015〜
1016／cm2の線量で150〜400KeVの範囲内の注入エ
ネルギーで注入することを特徴とする、請求項１
３記載の放射線リソグラフイーマスク用のSiCマ
スク支持部材の製造方法。 １５ 炭素イオンを前記SiC層内へと1015〜５×
1016／cm2の線量で150〜400KeVの範囲内の注入エ
ネルギーで注入することを特徴とする、請求項１
３記載の放射線リソグラフイーマスク用のSiCマ
スク支持部材の製造方法。 １６ 窒素イオンを前記sic層内へと1015〜５×
1016／cm2の線量で150〜400KeVの範囲内の注入エ
ネルギーで注入することを特徴とする、請求項１
３記載の放射線リソグラフイーマスク用のSiCマ
スク支持部材の製造方法。 １７ 〔100〕方向へと配向したシリコン単結晶
ウエハを基板として使用することを特徴とする、
請求項１〜１６のうちいずれか一つの項に記載の
放射線リソグラフイーマスク用のSiCマスク支持
部材の製造方法。 １８ 〔111〕方向へと配向したシリコン単結晶
ウエハを基板として使用することを特徴とする、
請求項１〜１６のうちいずれか一つの項に記載の
放射線リソグラフイーマスク用のSiCマスク支持
部材の製造方法。
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